北方清潔能源供暖技術(shù)研究進(jìn)展與展望F

北方清潔能源供暖技術(shù)研究進(jìn)展與展望李先庭清華大學(xué)建筑科學(xué)技術(shù)系2023/12/271.背景2.清潔供暖技術(shù)進(jìn)展3.問(wèn)題與誤區(qū)4.展望與建議2目錄3中國(guó)建筑能耗增長(zhǎng)迅速建筑能耗增長(zhǎng)速度快建筑能耗中空調(diào)、供熱和熱水能耗所占比例最大

城鎮(zhèn)化建設(shè)促使了建筑面積的快速增長(zhǎng)2020300億m2相對(duì)于2004年面積翻一番數(shù)據(jù)來(lái)源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.中國(guó)建筑能耗的增長(zhǎng)42005年世界主要幾個(gè)國(guó)家的建筑能耗情況圓圈的面積代表總能耗大小發(fā)達(dá)程度中國(guó)發(fā)達(dá)國(guó)家人均能源消耗量如果中國(guó)城鎮(zhèn)人均建筑能耗達(dá)到美國(guó)人均建筑能耗的50%水平，預(yù)計(jì)2020年中國(guó)的建筑能耗將超過(guò)2005年中國(guó)能源供給總量中國(guó)如果走發(fā)達(dá)國(guó)家的能源發(fā)展模式，將出現(xiàn)災(zāi)難性的后果

中國(guó)建筑能耗預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)源:清華大學(xué)建筑節(jié)能研究中心.中國(guó)建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010.中國(guó)是目前世界上溫室氣體排放量最大的國(guó)家霧霾:燃煤供暖產(chǎn)生的顆粒物是霧霾的主要來(lái)源之一

中國(guó)面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題5

中國(guó)面臨的能源與環(huán)境問(wèn)題6北方城鎮(zhèn)采暖季霧霾天數(shù)明顯增多源解析顯示PM10/2.5與燃煤的關(guān)系Fig.2北京市冬季大氣PM10源解析比例Fig.12014年北京市大氣PM10與PM2.5逐日分布情況良冬季燃煤供暖對(duì)PM2.5的貢獻(xiàn)率大，燃煤鍋爐粉塵與污染物排放嚴(yán)重能源消耗總量控制(2020)全國(guó)能源消耗總量不超過(guò)40億噸標(biāo)煤總建筑面積不超過(guò)600億m2建筑能耗總量不超過(guò)10億噸標(biāo)煤全國(guó)各地PM2.5濃度下降10%，重點(diǎn)區(qū)域降低幅度更大中國(guó)未來(lái)的能源與氣候發(fā)展目標(biāo)71billiontce2020BuildingEnergyconsumption(billiontce)各類(lèi)政策促進(jìn)熱泵技術(shù)發(fā)展8“煤”改“電”熱風(fēng)型熱水型李克強(qiáng)：促進(jìn)節(jié)能減排低碳發(fā)展改善環(huán)境保護(hù)生態(tài)為了解決以上問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)能源與氣候發(fā)展目標(biāo)，清潔供熱越來(lái)越受重視！1.背景2.清潔供暖技術(shù)進(jìn)展3.問(wèn)題與誤區(qū)4.展望與建議9目錄典型清潔能源技術(shù)應(yīng)用情況-可再生能源2014年太陽(yáng)能供熱+生活熱水裝機(jī)容量占比（中國(guó)占70%以上）地?zé)崮艿睦每偀崃恐鹉曜兓?0072008天津地?zé)峁┡娣e（萬(wàn)m2）12001300全國(guó)地?zé)崮芸偣┡娣e（萬(wàn)m2）2400年增長(zhǎng)率10%地?zé)嶂苯庸┡娣e增長(zhǎng)情況可再生能源-生物質(zhì)能源10典型清潔能源技術(shù)應(yīng)用情況-各類(lèi)電熱泵11房間空調(diào)器幾乎全是熱泵型空調(diào)器空氣源熱泵熱水機(jī)組強(qiáng)勢(shì)進(jìn)入熱水市場(chǎng)地源熱泵的工程應(yīng)用面積中國(guó)制冷空調(diào)工業(yè)協(xié)會(huì).中國(guó)空調(diào)熱泵相關(guān)產(chǎn)品調(diào)研報(bào)告[M],2013國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)徐偉.中國(guó)地源熱泵發(fā)展研究報(bào)告2008.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.房間空調(diào)器和熱泵熱水器空氣源熱泵和水/地源熱泵各類(lèi)熱泵的銷(xiāo)量和市場(chǎng)份額逐年增加空氣源、地源熱泵的工程應(yīng)用面積增長(zhǎng)迅速12典型清潔能源技術(shù)應(yīng)用情況-清潔燃料利用我國(guó)燃?xì)馀c燃煤的消耗增長(zhǎng)世界一次能源消耗變化情況燃?xì)忮仩t逐年銷(xiāo)量情況日本燃?xì)鈾C(jī)熱泵的出口與本土銷(xiāo)量變化情況2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵（1）低溫性能改善變頻技術(shù)機(jī)理：增加轉(zhuǎn)速，提升制冷劑循環(huán)量，提高制熱量缺點(diǎn)：不能解決壓縮效率低及排氣溫度高的問(wèn)題室內(nèi)溫度時(shí)間雙級(jí)壓縮技術(shù)機(jī)理：通過(guò)二次吸氣，提升有效制冷劑循環(huán)量及制熱量，并顯著提升熱泵在極低環(huán)境溫度下的效率缺點(diǎn)：造價(jià)高、變工況及低壓比制熱效率低雙級(jí)耦合技術(shù)132.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵14（1）低溫性能改善三缸雙級(jí)變?nèi)莘e比壓縮機(jī)-15℃制熱工況下熱泵制熱量達(dá)到額定制熱量，COP達(dá)1.92～2.05W/W；-30℃制熱工況下，熱泵制熱出風(fēng)口溫度可達(dá)45℃；54℃制冷工況下，制冷量比單級(jí)變頻空調(diào)提高122%～136%，能效提高44%～47%。格力國(guó)家節(jié)能環(huán)保制冷設(shè)備工程技術(shù)研究中心針對(duì)普通單機(jī)雙級(jí)增焓容積比固定，無(wú)法兼顧制熱全工況內(nèi)的能效要求的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了三缸雙級(jí)變?nèi)莘e比壓縮機(jī)。2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵15（1）低溫性能改善渦旋壓縮機(jī)補(bǔ)氣技術(shù)冷凝器蒸發(fā)器壓縮機(jī)主膨脹閥經(jīng)濟(jì)器補(bǔ)氣膨脹閥單向閥M調(diào)節(jié)閥機(jī)理：通過(guò)中間補(bǔ)氣，提升有效制冷劑循環(huán)量，降低欠壓縮損失，實(shí)現(xiàn)容量和效率雙提升；缺點(diǎn)：極低溫工況性能提升不及雙級(jí)壓縮清華大學(xué)王寶龍團(tuán)隊(duì)、北京工業(yè)大學(xué)馬國(guó)遠(yuǎn)教授等團(tuán)隊(duì)在此技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展了一系列研究。該項(xiàng)技術(shù)在北方地區(qū)煤改電中得到了廣泛使用。制熱工況下熱泵制熱量提升15%~35%；制熱COP提升5%~15%2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵16（1）低溫性能改善轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)補(bǔ)氣技術(shù)揭示了補(bǔ)氣回流是限制轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)補(bǔ)氣系統(tǒng)性能提升的關(guān)鍵！近30%的補(bǔ)氣制冷劑將回流至吸氣管清華大學(xué)王寶龍團(tuán)隊(duì)針對(duì)傳統(tǒng)滾動(dòng)轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)制冷劑回流的問(wèn)題，開(kāi)展了無(wú)回流技術(shù)相關(guān)研究。2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵17（1）低溫性能改善提出了新型無(wú)回流端面噴射結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，新型端面噴射：制熱量：比常規(guī)單級(jí)提升了17.1%~31.0%，比雙級(jí)只小1.2%~5.6%COP：相比端面噴射不補(bǔ)氣時(shí)，提升了7%~10%2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵18（2）除霜抑霜技術(shù)蓄熱除霜哈爾濱工業(yè)大學(xué)姜益強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)對(duì)多聯(lián)機(jī)空氣源熱泵的相變蓄能除霜系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究。采用相變材料在供熱過(guò)程中蓄存熱量用于除霜，解決除霜時(shí)熱源不足的問(wèn)題，縮短除霜時(shí)間，恢復(fù)時(shí)間短[1]。試驗(yàn)結(jié)果顯示，相對(duì)于常規(guī)除霜系統(tǒng)，新系統(tǒng)除霜時(shí)間縮短了3.7%，COP達(dá)到了3.1，接近正常供熱水平。多聯(lián)機(jī)空氣源熱泵相變蓄能除霜系統(tǒng)原理圖試驗(yàn)類(lèi)型常規(guī)螺旋管室內(nèi)機(jī)負(fù)荷率/%100100除霜時(shí)間/s505335化霜水質(zhì)量/kg6.16.1常規(guī)除霜與蓄能除霜效果[1]姜益強(qiáng),田浩,董建鍇.多聯(lián)機(jī)空氣源熱泵相變蓄能除霜特性試驗(yàn)研[J].制冷與空調(diào),2012,14(8):102-105.2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵19（2）除霜抑霜技術(shù)換熱器表面改性抑霜北京工業(yè)大學(xué)劉中良教授使用親水表面翅片，減少結(jié)霜量西安交通大學(xué)徐光華教授利用超聲波降低結(jié)霜程度；東南大學(xué)梁彩華教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)超疏水表面涂層減少結(jié)霜量，縮短除霜時(shí)間超聲波作用下冷凝器結(jié)霜過(guò)程微觀圖[1]LiuL,WangHY,ZhangXH,etal.Anexperimentalstudyonminimizingfrostdepositiononacoldsurfaceundernaturalconvectionconditions

byuseofanovelanti-frostingpaint[J].InternationalJournalofRefrigeration,2006,29(2):229-236.

[2]WangD,TaoT,XuG,etal.Experimentalstudyonfrostingsuppressionforafinned-tubeevaporatorusingultrasonicvibration[J].ExperimentalThermalandFluidScience,2012,36(1):1-11.2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵20（3）無(wú)霜技術(shù)[1]高強(qiáng).無(wú)霜空氣源熱泵系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2011.[2]張晨,楊洪海,劉秋克,吳建兵.閉式熱源塔用作空調(diào)冷熱源的分析[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2009,06:71-73.[3]Wen,X.,etal.(2012)."Experimentalstudyonheattransfercoefficientbetweenairandliquidinthecross-flowheat-sourcetower."BuildingandEnvironment57:205-213.[1]LiZhang,MichiyukiSaikawa,TakeshiFujinawa.StudyonFrost-freeAirSourceHeatPumpWaterHeaterSystem[J].InternationalJournalofRefrigeration,2013,88(1023):37-42.[2]梁彩華,潘曉鵬,汪峰,等.基于調(diào)濕與蒸發(fā)冷卻的無(wú)霜空氣源熱泵系統(tǒng):中國(guó).201610857703.5,2016-09-27.2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵21（3）無(wú)霜技術(shù)-蓄熱再生[1]WANGF,WANGZ,ZHENGY,etal.2015.Performanceinvestigationofanovelfrost-freeair-sourceheatpumpwaterheatercombinedwithenergystorageanddehumidification.AppliedEnergy[J],139:212-219.表面涂覆固體吸附劑西安交通大學(xué)王灃浩教授對(duì)基于吸附除濕的無(wú)霜空氣源熱泵進(jìn)行了改進(jìn)，在兩級(jí)蒸發(fā)器的基礎(chǔ)上增加了蓄熱模塊，并開(kāi)展了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。與常規(guī)的逆循環(huán)除霜空氣源熱泵的性能比較(a)制熱量(b)COP2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵22（3）無(wú)霜技術(shù)－溶液再生方法清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)采用冷凝熱回收對(duì)內(nèi)熱型溶液再生裝置進(jìn)行了改進(jìn)，再生器出口的濕空氣在再生器和冷凝器之間不斷循環(huán)，能夠充分回收冷凝熱，再生效率較高；東南大學(xué)張小松團(tuán)隊(duì)采用熱泵系統(tǒng)對(duì)絕熱型再生器進(jìn)行了改進(jìn)，利用熱泵冷凝熱加熱溶液，蒸發(fā)器回收濕空氣的潛熱，并進(jìn)行了模擬研究，結(jié)果表明，熱泵COP能夠達(dá)到4.3，再生潛熱COP能夠達(dá)到3.5，潛熱百分比高達(dá)82%。冷凝熱回收溶液再生再生裝置熱泵驅(qū)動(dòng)型溶液再生裝置[1]李先庭,石文星,王寶龍,等.一種溶液再生處理裝置:中國(guó).201210234947.X,2012-07-06.[2]文先太,梁彩華,劉成興,等.基于空氣能量回收的熱源塔溶液再生系統(tǒng)節(jié)能性分析[J].化工學(xué)報(bào),2011,62(11):3242-3247.2.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵23（4）空氣源熱泵與冷卻塔相結(jié)合的復(fù)合熱泵空氣源熱泵與冷卻塔的結(jié)合清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)提出了風(fēng)冷換熱器與冷卻塔結(jié)合的熱泵系統(tǒng)。風(fēng)冷換熱器彌補(bǔ)了冷卻塔在冬季無(wú)法使用的缺點(diǎn)，而冷卻塔則彌補(bǔ)了風(fēng)冷換熱器夏季散熱效率低的缺點(diǎn)，二者搭配使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，保障了熱泵系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定運(yùn)行；根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，空氣源熱泵與冷卻塔結(jié)合的熱泵系統(tǒng)，夏季能效能夠提高13%~30%。[1]李筱.蒸發(fā)冷換熱器的實(shí)驗(yàn)、仿真與應(yīng)用研究[D].清華大學(xué),2013:1032.1熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-空氣源熱泵24（5）空氣源熱泵用于電網(wǎng)調(diào)峰清華大學(xué)江億團(tuán)隊(duì)提出可以采用空氣源熱泵作為虛擬調(diào)峰電廠運(yùn)行，并對(duì)其可行性進(jìn)行了論證，可有效解決電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷變化問(wèn)題，同時(shí)提高電廠發(fā)電效率，減少農(nóng)村燃煤采暖帶來(lái)的能耗及污染問(wèn)題，并提高了室內(nèi)的舒適性。以京津唐電網(wǎng)為例2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵25土壤?25[1]馬宏權(quán)，龍惟定.地埋管地源熱泵系統(tǒng)的熱平衡.暖通空調(diào),2009,39(1):102-106.[2]范蕊,高巖,陳旭,等.基于熱平衡的土壤源熱泵系統(tǒng)特性分析.同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2011,39(2):282-286.[3]YouT,etal.DynamicSoilTemperatureofGround-CoupledHeatPumpSysteminColdRegion.Proceedingsofthe8thISHVAC.SpringerBerlinHeidelberg,2014:439-448.供熱為主的建筑取熱量>排熱量土壤溫度下降系統(tǒng)性能衰減甚至無(wú)法運(yùn)行（1）北方地源熱泵的長(zhǎng)期土壤熱不平衡2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵26（2）地源熱泵系統(tǒng)熱平衡技術(shù)輔助設(shè)備補(bǔ)熱或減少取熱鍋爐（哈爾濱工業(yè)大學(xué)等）可靠性高能效比低，高能低用太陽(yáng)能集熱器（大連理工等）綠色環(huán)保初投資高，運(yùn)行維護(hù)困難空氣源熱泵節(jié)能性有待進(jìn)一步提高＋土壤>≈輔助設(shè)備地源熱泵機(jī)組地源熱泵生活熱水機(jī)組地埋管生活熱水水箱分、集水器熱源系統(tǒng)用戶(hù)房間末端供熱系統(tǒng)生活熱水泵采暖熱水泵補(bǔ)熱機(jī)組換熱器補(bǔ)熱水泵取熱水泵取熱水泵生活熱水循環(huán)水泵運(yùn)行模式：地源熱泵機(jī)組供暖地源熱泵機(jī)組供空調(diào)地源熱泵機(jī)組供生活熱水補(bǔ)熱機(jī)組補(bǔ)熱：熱管、熱泵補(bǔ)熱機(jī)組供生活熱水2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵（2）地源熱泵系統(tǒng)熱平衡技術(shù)清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)提出結(jié)合熱泵和熱管功能的補(bǔ)熱機(jī)組，用該機(jī)組實(shí)現(xiàn)了非供暖期制取生活熱水和向土壤補(bǔ)熱，供暖初末期直接供熱，可實(shí)現(xiàn)土壤全年熱平衡補(bǔ)熱機(jī)組原理：充分利用熱管技術(shù)和

熱泵技術(shù)各自?xún)?yōu)勢(shì)充分利用空氣蘊(yùn)含的

低品位能量實(shí)現(xiàn)夏熱冬用可靠、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)夏季制熱能效比可達(dá)13以上2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵（2）地源熱泵系統(tǒng)熱平衡技術(shù)2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵29（3）風(fēng)冷換熱器與地源熱泵相結(jié)合的復(fù)合熱泵針對(duì)地埋管地源熱泵存在的熱不平衡問(wèn)題，清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)提出了風(fēng)冷換熱器與地埋管結(jié)合的熱泵系統(tǒng)。風(fēng)冷換熱器與地源熱泵的結(jié)合風(fēng)冷換熱器與地埋管結(jié)合，可有效解決地源熱泵熱不平衡問(wèn)題；三大功能：供暖、供冷、補(bǔ)熱；根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，風(fēng)冷換熱器+地源熱泵系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的鍋爐+分體空調(diào)系統(tǒng)相比，節(jié)能率可達(dá)24%~34%。[1]游田,王寶龍,石文星.空氣——土壤雙源熱泵系統(tǒng)在我國(guó)北方地區(qū)的應(yīng)用[J].暖通空調(diào),2016,(12):40-45.2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵30（4）新型埋管技術(shù)樁基埋管地下連續(xù)墻地鐵隧道新型埋管技術(shù)樁基埋管（山東建筑大學(xué)方肇洪教授團(tuán)隊(duì)等）地下連續(xù)墻（同濟(jì)大學(xué)夏才初教授團(tuán)隊(duì)等）地鐵隧道青島理工大學(xué)胡松濤教授團(tuán)隊(duì)等）2.2熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-地源熱泵31（5）降低埋管數(shù)量技術(shù)輔助設(shè)備輔助設(shè)備直接或耦合供熱哈爾濱工業(yè)大學(xué)等提出：鍋爐地源熱泵承擔(dān)60%熱負(fù)荷，鍋爐承擔(dān)40%熱負(fù)荷時(shí)最經(jīng)濟(jì)空氣源熱泵清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)等提出復(fù)合補(bǔ)熱機(jī)組與地源熱泵耦合供熱空氣源換熱器+已有熱泵機(jī)組提高熱泵機(jī)組供暖性能制熱量最大提高35%系統(tǒng)COP提高17%減少埋管數(shù)量減少至60%322.3熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-太陽(yáng)能等可再生能源天津大學(xué)由世俊團(tuán)隊(duì)針對(duì)太陽(yáng)能作為驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵為教學(xué)樓供熱，節(jié)能效果顯著上海交通大學(xué)王如竹團(tuán)隊(duì)針對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電驅(qū)動(dòng)的電熱泵進(jìn)行了樣機(jī)的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)（1）太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)熱泵332.3熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-太陽(yáng)能等可再生能源陽(yáng)光充足，僅需太陽(yáng)能熱水單元運(yùn)行加熱蓄熱水箱中的水。當(dāng)陽(yáng)光不足，需開(kāi)啟空氣能熱泵熱水單元，共同加熱蓄熱水箱中的水，為用戶(hù)提供熱水需求。當(dāng)陰雨天或夜晚，需運(yùn)行空氣能熱泵熱水單元，太陽(yáng)能熱水單元運(yùn)行停止夏季熱泵供冷+太陽(yáng)能供生活熱水；夜間蓄冷；用戶(hù)側(cè)取冷及太陽(yáng)能供生活熱水；冬季太陽(yáng)能熱泵供熱模式；太陽(yáng)能蓄熱模式；蓄能熱泵供熱模式；空氣源熱泵供熱模式；空氣源和蓄熱聯(lián)合供熱模式；空氣源和太陽(yáng)能熱泵供熱模式。（2）太陽(yáng)能空氣源熱泵2.3熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-復(fù)合源熱泵34太陽(yáng)能與空氣源熱泵結(jié)合清華大學(xué)李先庭教授團(tuán)隊(duì)提出了太陽(yáng)能與空氣源結(jié)合的熱泵系統(tǒng)。風(fēng)冷換熱器彌補(bǔ)了太陽(yáng)能集熱器的不穩(wěn)定及夜間或陰雨天氣無(wú)法使用的缺點(diǎn)，二者搭配使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，保障了熱泵系統(tǒng)的高效和穩(wěn)定運(yùn)行；三大功能：太陽(yáng)能直接制熱模式、太陽(yáng)能空氣源熱泵模式、空氣源熱泵模式、除霜模式；根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，太陽(yáng)能與空氣源結(jié)合的熱泵系統(tǒng)，一次能源效率可達(dá)1.13，與太陽(yáng)能集熱器+電加熱系統(tǒng)相比，節(jié)能率達(dá)58%。集熱型蒸發(fā)器[1]冉思源,李先庭,徐偉.新型間聯(lián)式太陽(yáng)能空氣源熱泵用于供熱的效果分析[J].暖通空調(diào),2016,(12):8-14.（2）太陽(yáng)能空氣源熱泵352.3熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-太陽(yáng)能等可再生能源100m1km2km10~20℃40~50℃>70℃通過(guò)更深層的地?zé)釤嵩?，可以提取高?0℃的高溫水用于直接供熱也可通過(guò)封閉埋管采集深層地?zé)幔ㄟ^(guò)熱泵提升后用于供熱（3）地?zé)崮芾么蚓苯永玫責(zé)岱忾]埋管采集深層地?zé)?62.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖直接式顯熱回收[1].王智民,天然氣鍋爐煙氣余熱回收與效率.區(qū)域供熱,2003(04):第18-19頁(yè).[2]

徐俊芳,王隨林,潘樹(shù)源,等.天然氣鍋爐煙氣冷凝熱回收利用技術(shù)工程應(yīng)用方案探討[J].暖通空調(diào),2009(11):128-132.[3]Sui-linW,ChunleiZ,ShuyuanP,etal.StudyonApplicationofHeatRecoveryTechnologyofFlueGasCondensationintheReformofGasBoiler:TheFirstInternationalConferenceonBuildingEnergyandEnvironment,2008[C].冷凝式鍋爐（1）燃?xì)忮仩t與高效熱回收-直接熱回收法吸收式熱泵熱回收進(jìn)風(fēng)空氣加濕熱回收2.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖37（2）燃料驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵燃料鍋爐直接供熱的一次能源效率≤1.0外界取熱李先庭等：燃料鍋爐驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵供熱1份燃料轉(zhuǎn)換化為熱量時(shí)，還可從外界提取熱量，一次能源效率≥1.0吸收式熱泵吸收式熱泵外界取熱增壓吸收式熱泵GAX吸收式熱泵雙效吸收式熱泵能效比更高可運(yùn)行范圍更廣382.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖增壓型吸收式熱泵（2）燃料驅(qū)動(dòng)吸收式熱泵GAX循環(huán)1.34~1.961.37-1.5139提高網(wǎng)輸送能力50~80%提高電廠供熱能力30~50%降低供熱能耗40~60%2.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖（3）吸收式換熱器實(shí)現(xiàn)大溫差換熱清華大學(xué)江億院士團(tuán)隊(duì)提出吸收式換熱器，實(shí)現(xiàn)了供熱管網(wǎng)100度以上的大溫差及電站冷凝熱的回收立式結(jié)構(gòu)、六級(jí)自流，較強(qiáng)的自穩(wěn)定與自平衡性能；各傳熱傳質(zhì)過(guò)程分級(jí)，形成冷凝與蒸發(fā)壓力梯度，大幅度減少不匹配耗散；實(shí)現(xiàn)了非常好的運(yùn)行效果，比用常規(guī)臥式機(jī)組性能提高了30%以上；小型化設(shè)計(jì)，占地1~3m2.402.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖（3）吸收式換熱器實(shí)現(xiàn)大溫差換熱清華大學(xué)江億院士團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出立式吸收式換熱器，實(shí)現(xiàn)了樓宇規(guī)模的應(yīng)用412.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖（4）工業(yè)余熱供熱清華大學(xué)江億院士團(tuán)隊(duì)提出工業(yè)余熱采集、整合、輸配及利用的系統(tǒng)方法，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)余熱供暖的規(guī)?；瘧?yīng)用熱源熱用戶(hù)（單個(gè)工業(yè)余熱）采集整合運(yùn)行調(diào)節(jié)輸配（多個(gè)工業(yè)余熱間）（工業(yè)余熱與其它熱源間）422.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖（5）燃?xì)鈾C(jī)熱泵發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮機(jī)燃?xì)鈾C(jī)熱泵結(jié)構(gòu)原理圖燃?xì)鈾C(jī)熱泵機(jī)組構(gòu)造環(huán)境溫度發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不同系統(tǒng)的性能比較環(huán)境溫度越高，系統(tǒng)的制熱量和一次能源效率越高與電熱泵規(guī)律基本一致具有很好的部分負(fù)荷特性調(diào)節(jié)特性更加符合適應(yīng)于不同溫度下的調(diào)節(jié)存在熱回收，故一次能源效率大于電熱泵與吸收式熱泵各自有適應(yīng)的供熱區(qū)域2.4熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)展-清潔燃料供暖43（6）生物質(zhì)燃料冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)基于內(nèi)燃機(jī)發(fā)電的生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)基于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電的生物質(zhì)熱電聯(lián)供系統(tǒng)生物質(zhì)生物質(zhì)利用可再生的生物質(zhì)能源可以減少化石燃料的利用進(jìn)一步節(jié)能系統(tǒng)與吸收式熱泵、內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組或者燃?xì)鈾C(jī)熱泵機(jī)組均可有機(jī)結(jié)合1.背景2.清潔供暖技術(shù)進(jìn)展3.問(wèn)題與誤區(qū)4.展望與建議44目錄45（1）空氣源熱泵容量設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)常規(guī)的設(shè)計(jì)選型方法存在的問(wèn)題：設(shè)計(jì)選型容量偏大；初投資大；部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)；設(shè)備率高，效率低；計(jì)算模型：地點(diǎn)：北京；建筑用途：住宅；總面積：1050m2；負(fù)荷計(jì)算軟件：DeST_h；采暖季：11.15-次年3.15假設(shè):擬合建筑負(fù)荷與外溫的曲線空氣源熱泵采用樣本負(fù)荷率=建筑負(fù)荷/制熱能力建筑負(fù)荷與不同的設(shè)計(jì)溫度下機(jī)組制熱能力46（1）空氣源熱泵容量設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)不同外溫的小時(shí)數(shù)與對(duì)應(yīng)的機(jī)組負(fù)荷率最大負(fù)荷設(shè)計(jì)-5℃設(shè)計(jì)1℃設(shè)計(jì)負(fù)荷率<30%1643h888h383h負(fù)荷率>80%211h1149h2392h額定供熱量下的初投資*12.6W8.4W5.6W*注：熱泵初投資按照額定供熱量1.2元/W計(jì)算，供熱量不足的部分用燃?xì)忮仩t補(bǔ)足，初投資單價(jià)為0.2元/W機(jī)組的不同負(fù)荷率的運(yùn)行時(shí)間與初投資對(duì)比滿(mǎn)負(fù)荷設(shè)計(jì)系統(tǒng)的高負(fù)荷率（>80%）運(yùn)行時(shí)間小于1℃設(shè)計(jì)時(shí)的1/10；滿(mǎn)負(fù)荷設(shè)計(jì)系統(tǒng)的低負(fù)荷率（<30%）運(yùn)行時(shí)間是1℃設(shè)計(jì)時(shí)的4倍以上；較大的選型勢(shì)必會(huì)帶來(lái)水泵風(fēng)機(jī)等附屬設(shè)備的能耗增加；低負(fù)荷率運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其季節(jié)COP會(huì)越低按照滿(mǎn)負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，機(jī)組的初投資是按照1℃設(shè)計(jì)時(shí)的兩倍以上；47（1）空氣源熱泵容量設(shè)計(jì)平衡點(diǎn)通過(guò)相對(duì)較高的設(shè)計(jì)參考溫度可以提高機(jī)組的部分負(fù)荷性能，同時(shí)還可以在一定程度上減小初投資。低溫工況如何保障？~室內(nèi)末端輔助電加熱蓄熱裝置熱水鍋爐空氣源熱水機(jī)組可選擇的輔助熱源48（2）可再生能源是否一定節(jié)能？-以太陽(yáng)能為例建筑模型假設(shè)與計(jì)算方法：將太陽(yáng)能+電加熱系統(tǒng)和空氣源熱泵分別用于供熱，比較一次能源效率。建筑面積100m2，取北京、成都、沈陽(yáng)、拉薩作為典型城市?？諝庠礋岜眯阅苋∽援a(chǎn)品樣本，性能擬合公式為COP=(2.3026+0.0038*T0)/(1-0.01556*T0)，式中T0為環(huán)境溫度，℃。

北京成都拉薩沈陽(yáng)供熱季總負(fù)荷(kWh)4136221034476410全年總太陽(yáng)輻射量(kWh/m2)1510108621941541供熱季平均室外溫度(℃)-1.686.90.55-5.34太陽(yáng)能集熱器面積(m2)10101016水箱體積(m3)1.51.51.51.5電加熱最大加熱功率(kW)3334.8典型城市氣象條件和太陽(yáng)能+電加熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)太陽(yáng)能+電加熱供暖案例分析49（2）可再生能源是否一定節(jié)能？-以太陽(yáng)能為例太陽(yáng)能+電加熱系統(tǒng)的一次能源效率為0.38-0.61，低于空氣源熱泵的0.71-0.92。太陽(yáng)能+電加熱系統(tǒng)中，來(lái)自太陽(yáng)能的能量占比（太陽(yáng)能保證率）較低，只有20%～50%，因此輔助熱源對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能效有較大影響，以電加熱作為輔助熱源造成系統(tǒng)能效較低。一次能源效率和太陽(yáng)能+電加熱系統(tǒng)中太陽(yáng)能占比太陽(yáng)能+電加熱供暖案例分析50（3）供暖溫度問(wèn)題地板輻射采暖的供水溫度一般低于60℃，有的采用30～40℃的供水溫度也能達(dá)到良好的供熱效果?！秶?yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ26-2010：換熱站不宜直接提供溫度低于60℃的熱媒《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》CJJ34-2010：以熱電廠或大型區(qū)域鍋爐房為熱源時(shí)，設(shè)計(jì)供水溫度可取110～150℃現(xiàn)國(guó)內(nèi)暖氣片供水溫度過(guò)高問(wèn)題：供水70℃時(shí)，散熱器表面會(huì)散發(fā)烤糊的灰塵或是有害氣體[1]；存在較大的垂直方向上的溫度差，溫度分布不均；供回水溫度高，造成高品位能源浪費(fèi)。《城市熱力管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GJJ34-90）：規(guī)定設(shè)計(jì)供水溫度為95～70℃；國(guó)內(nèi)許多工程的設(shè)計(jì)供回